Bekannter Roboterexperte: Die Zukunft der Humanoidroboter liegt darin, nicht wie Menschen auszusehen.

In diesem Artikel werde ich erklären, warum humanoide Roboter auch heute noch nicht lernen können, wie man Geschicklichkeit erlangt, obwohl Risikokapitalgesellschaften (VCs) und große Technologieunternehmen Hunderte von Millionen oder sogar Milliarden von Dollar in das Training investiert haben.

Am Ende des Artikels, nachdem ich meine Argumentation zu dieser These abgeschlossen habe, sind noch zwei weitere Kurzartikel beigefügt. Der erste behandelt die Probleme, die noch gelöst werden müssen, damit zweibeinige humanoide Roboter beim Gehen die Sicherheit von Menschen in ihrer Nähe gewährleisten können; der zweite analysiert, dass wir in 15 Jahren zwar eine große Anzahl von humanoiden Robotern haben werden, aber ihre Erscheinung weder wie die heutigen humanoide Roboter noch wie die von Menschen aussehen wird.

I. Einleitung

Seit einigen Jahren nach der ersten Erwähnung des Begriffs "Künstliche Intelligenz" im Vorschlag für das "Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence" im Jahr 1956 bemühen sich Forscher auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz seit über 65 Jahren, Roboterarme und -hände zur Objekthandhabung zu bringen.

Bis 1961 absolvierte Heinrich Ernst eine Doktorarbeit, in der er einen computergesteuerten Arm und eine Hand beschrieb, die er mit dem TX - 0 - Computer des Massachusetts Institute of Technology (MIT) verband. Diese Vorrichtung konnte Würfel aufnehmen und stapeln, und erstaunlicherweise gibt es auch Videos von diesem Prozess. Sein Doktorvater war Claude Shannon, und er dankte Marvin Minsky für seine Anleitung - und diese beiden waren zwei der vier Autoren des Dartmouth - Vorschlags für Künstliche Intelligenz.

Diese Forschung führte zur Entwicklung von Industrierobotern. Industrieroboter waren und sind computergesteuerte Arme mit verschiedenen "Endeffektoren" (einfache Hände), die seit 60 Jahren in Fabriken weltweit weit verbreitet sind.

In letzter Zeit haben eine neue Generation von Forschern zufällig die Idee gehabt, humanoide Roboter zu bauen, und Sie haben vielleicht auch die damit verbundene Medienpräsenz bemerkt. Gartner hat angegeben, dass sich humanoide Roboter derzeit noch in der Anfangsphase ihrer Entwicklung befinden und weit entfernt von ihrem Höhepunkt der Medienpräsenz sind. Das folgende Bild ist erst ein Jahr alt, und daraus geht hervor, dass sich humanoide Roboter am Anfang ihres Entwicklungskreislaufs befinden, während die generative Künstliche Intelligenz ihren Höhepunkt überschritten hat und sich in Richtung Tiefpunkt zurückbewegt:

Das Konzept hinter humanoiden Robotern ist es, die gleiche Körperstruktur wie Menschen zu haben und in einer für Menschen geschaffenen Umgebung wie Menschen zu arbeiten. Diese Idee besagt, dass wir keine verschiedenen Arten von spezialisierten Robotern bauen müssen, sondern nur einen humanoiden Roboter, der alle menschlichen Aufgaben ausführen kann. Beispielsweise hat der CEO der humanoiden Roboter - Firma Figure gesagt:

"Wir können entweder Millionen von verschiedenen Robotertypen bauen, die jeweils eine bestimmte Aufgabe ausführen, oder einen humanoiden Roboter mit einer universellen Schnittstelle, der Millionen von Aufgaben ausführen kann."

Hier ist die erste Phase seines "Gesamtplans":

1. Bau eines funktionsfähigen mechatronischen humanoiden Roboters.

2. Erreichen einer menschenähnlichen Handhabungsfähigkeit.

3. Integration des humanoiden Roboters in den Arbeitsmarkt.

In diesem Sommer hat der CEO von Tesla bei der Rede über den humanoiden Roboter "Optimus" gesagt:

"Optimus könnte 30 Billionen US - Dollar an Einnahmen generieren und den humanoiden Roboter als 'vielleicht das weltweit größte Produkt' bezeichnet."

Für diese beiden Unternehmen und vielleicht noch einige andere Unternehmen besteht der Gesamtplan darin, dass humanoide Roboter "plug - and - play mit Menschen" sein können - dass sie alle Arten von körperlichen Arbeiten mit geringeren Kosten und gleicher Leistung wie Menschen übernehmen können. Meiner Meinung nach ist die Vorstellung, dass dieses Ziel innerhalb einiger Jahrzehnte erreicht werden kann, reine Phantasie. Viele Leute gehen jedoch davon aus, dass es schon in zwei Jahren erreicht werden kann; und die "konservativeren" Propagandisten glauben, dass humanoide Roboter innerhalb von fünf Jahren einen signifikanten wirtschaftlichen Einfluss haben werden.

Mein Unternehmen konzentriert sich auf die Entwicklung von Robotern, die in Lagerhäusern eingesetzt werden und ein neues "radbasiertes" Bewegungssystem verwenden (tatsächlich ist unser Bewegungssystem wirklich eine innovative Konstruktion, die vor nur zwei Jahren überhaupt nicht existierte). Wir haben einige Risikokapitalgesellschaften um Finanzierung gebeten (das ist die gängige Bezeichnung in der Startup - Szene), um unser Unternehmen zu erweitern und den Bedarf unserer Kunden zu befriedigen, aber wir wurden gefragt: "Warum investieren Sie so viel in die Entwicklung von Lagerrobotern, wenn jeder weiß, dass in zwei Jahren zweibeinige und zweiarme humanoide Roboter die meisten menschlichen Arbeiten übernehmen werden?"

Meine persönliche Meinung mag am Ende vielleicht nicht wichtig sein, aber der Kernpunkt ist, dass die Medienpräsenz von humanoiden Robotern auf der Idee beruht, dass sie universelle Maschinen sein werden, die alle körperlichen Aufgaben ausführen können, die Menschen auch ausführen können. Es ist nicht erforderlich, die bestehenden Arbeitsweisen zu ändern, um die menschliche Arbeitskraft durch Automatisierung zu ersetzen. Humanoide Roboter sollen einfach die bestehenden Arbeiten übernehmen, ohne dass es aufwändiger Anpassungen der Prozesse bedarf. Um dies zu erreichen, muss die Handhabungsfähigkeit von humanoiden Robotern auf menschlicher Ebene liegen - ähnlich wie wir heute erwarten, dass selbstfahrende Taxis über menschliche Fähigkeiten auf städtischen Straßen verfügen.

Um also humanoiden Robotern sowohl wirtschaftlich als auch technisch Sinn zu geben, müssen sie eine menschenähnliche Handhabungsfähigkeit haben. Dies ist in der Unterstützergruppe von humanoiden Robotern unstrittig, und es ist auch der grundlegende Grund für die Existenz von humanoiden Robotern. Die Entwickler von humanoiden Robotern glauben, dass sie die Geschicklichkeit von humanoiden Robotern so schnell wie möglich auf menschliche Ebene bringen müssen, um ihren praktischen Wert zu realisieren.

II. Kurze Geschichte der humanoiden Roboter

Seit Jahrzehnten bemühen sich zahlreiche Forscher um die Entwicklung von humanoiden Robotern. Bereits Mitte der 1960er Jahre begannen Forscher an der Waseda Universität in Tokio, Japan, die Mechanismen des zweibeinigen Gehens zu untersuchen; Anfang der 1970er Jahre baute das Institut für humanoide Roboter an der Universität den ersten humanoiden Roboter WABOT - 1 (Waseda - Roboter) her.

Anfang der 1980er Jahre kam der WABOT - 2 auf den Markt, und seitdem hat die Waseda Universität weiterhin neue humanoide Roboter entwickelt. Der japanische Automobilhersteller Honda begann Ende der 1980er Jahre mit der Entwicklung von zweibeinigen Geherrobotern und stellte schließlich 2000 den humanoiden Roboter ASIMO vor.

Sony entwickelte und verkaufte zunächst den Roboterhund Aibo und stellte 2003 den kleinen humanoiden Roboter QRIO vor, der jedoch nie tatsächlich verkauft wurde. Die französische Firma Aldebaran brachte 2007 den kleinen Geherhumanoiden Roboter NAO auf den Markt, der den Aibo ersetzte und zur Standardplattform für die 30 - jährige internationale Roboterfußballmeisterschaft wurde.

Anschließend brachte die Firma den größeren humanoiden Roboter Pepper auf den Markt, der jedoch kommerziell nicht sehr erfolgreich war. Boston Dynamics, das 35 Jahre zuvor vom MIT abgespalten wurde, brachte nach Jahren der Forschung an vierbeinigen Robotern 2013 den humanoiden Roboter ATLAS vor.

Abgesehen von den frühen Forschungen in Japan auf dem Gebiet der humanoiden Roboter gibt es weltweit zahlreiche akademische Teams, die an der Entwicklung von menschenähnlichen Robotern arbeiten - einige davon haben Beine, andere nicht, einige haben Arme, andere nicht.

Mein Forschungsgruppe am MIT begann 1992 mit der Entwicklung des humanoiden Roboters Cog und entwickelte sieben verschiedene Plattformversionen; 2008 gründete ich die Firma Rethink Robotics und brachte die beiden humanoide Roboter Baxter und Sawyer auf den Markt, die in Tausenden verkauft wurden und in Fabriken weltweit eingesetzt werden.

Einige meiner ehemaligen Postdoktoranden sind nach Italien zurückgekehrt und haben das Open - Source - Projekt RoboCub für humanoide Roboter gestartet, das es weltweit mehreren Dutzend KI - Laboren ermöglicht hat, humanoide Roboter erfolgreich zu entwickeln.

Seit Jahrzehnten setzen diese Teams an der Entwicklung von humanoiden Robotern an und erforschen, wie sie in einer für Menschen geschaffenen Umgebung gehen, Objekte handhaben und mit Menschen interagieren können. Bereits 2004 wurde die "International Journal of Humanoid Robotics" gegründet, zunächst in Papierform.

Heute können Sie die Inhalte dieser Zeitschrift online einsehen, und es sind bereits 22 Bände mit Forschungsartikeln erschienen.

2.1 Die Handhabungschallenges von humanoiden Robotern

1961 war es für Heinrich Ernst bereits eine enorme Herausforderung, einen Roboter dazu zu bringen, Objekte mit Arm und Hand zu handhaben. Seitdem haben sowohl Roboterforscher als auch Industriemeister und auch die heutigen Praktiker immer wieder mit diesem Problem zu kämpfen.

Mitte der 1960er Jahre wurde der parallele Greifer entwickelt. Dieser Greifer hat zwei parallele "Finger", die sich öffnen und schließen können, und ist bis heute die vorherrschende Form von Roboterhänden. Links im folgenden Bild ist der parallele Greifer, den ich in den 1970er Jahren an der Stanford University bei der Entwicklung von Robotern verwendet habe; rechts ist die Version, die meine Firma Rethink Robotics Mitte der 2010er Jahre hergestellt und verkauft hat. Beide werden elektrisch angetrieben.

Der einzige Unterschied zwischen den beiden ist: Der modernere Greifer auf der rechten Seite hat eine integrierte Kamera, die es ihm ermöglicht, sich über ein visuelles Servosystem auf das Zielobjekt auszurichten - was in den 1970er Jahren aufgrund der damaligen technologischen Einschränkungen und der fehlenden Rechenleistung in einem preisgünstigen Produkt nicht möglich war.

Die deutsche Firma Schunk produziert und verkauft über 1000 verschiedene parallele Greifer, sowohl elektrisch als auch pneumatisch (mit Druckluft angetrieben), die an Roboterarme angeschlossen werden können. Die Firma verkauft auch einige dreifingerige radial symmetrische Hände und einige wenige spezielle Greifer. Bisher gibt es keine Roboterhand mit gelenkigen Fingern, die ausreichend langlebig, stark und langlebig ist, um für praktische industrielle Anwendungen geeignet zu sein.

In Umgebungen, in denen Druckluft zur Verfügung steht, kann diese über einen Venturi - Injektor in Saugkraft umgewandelt werden. Daher ist eine andere häufige Form von Roboterhänden die Verwendung von einem oder mehreren Saugnäpfen, um Objekte durch Ansaugen ihrer Oberfläche zu greifen. Das folgende Bild zeigt den Sauggreifer von Rethink Robotics, der zusammen mit dem elektrischen parallelen Greifer verwendet werden kann.

Einfache und mehrfache Saugend - Effektoren (die "Hände" am Ende des Arms) werden bereits weit verbreitet bei der Handhabung von Fertigprodukten eingesetzt - beispielsweise beim Einpacken von Produkten in spezielle Verpackungen der gleichen Größe oder beim Transport von Fertigproduktkisten und Paketen, die an Verbraucher verschickt werden. Tatsächlich haben sich weiche Verpackungsmaterialien für den Transport und Saugend - Effektoren gemeinsam entwickelt: Im Vergleich zu anderen Methoden können Saugnäpfe weiche Verpackungen, die an Haushalte verschickt werden, leichter und schneller greifen.

In den letzten Jahrzehnten haben Forscher zahlreiche Roboterhände mit gelenkigen Fingern entwickelt, die der menschlichen Hand nachempfunden sind. Das folgende Bild zeigt einige Beispiele, die von John Hollerbach, Ken Salisbury und Yoky Matsuoka entwickelt wurden.

Allerdings hat bisher keine menschähnliche Roboterhand in Bezug auf die Allgemeingültigkeit eine bemerkenswerte Geschicklichkeit gezeigt, und keine ihrer Designs ist für die praktische Anwendung geeignet. Derzeit werden bei der Forschung zur Geschicklichkeit hauptsächlich mathematische und geometrische Methoden verwendet, aber diese Methoden haben es bisher nicht geschafft, dass humanoide Roboter menschliche Geschicklichkeit erreichen.

Vielleicht haben Sie schon beeindruckende Videos von menschähnlichen Roboterhänden gesehen, die bestimmte Aufgaben bewältigen, aber sie können ihre Fähigkeiten überhaupt nicht auf andere Szenarien außerhalb dieser bestimmten Aufgabe übertragen. Kürzlich hat Benjie Holson in einem lockeren, aber